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智慧工地可视化解决方案

时间:2019年05月27日 20:24编辑:蓝海卓越阅读:

工地现状

近年来各级政府对建设工程的质量、安全、文明施工的监管提出了更高的要求。纷纷发文要求进一步加强建筑施工领域企业安全生产工作,根据国务院《关于进一步加强企业安全生产工作的通知》文件精神,工地新安装塔吊监控、新开工项目应安装施工现场在线监控系统、完善安全生产动态监控及预警预报体系等是其中重点。
具体分析来看,主要体现在以下几个方面:
一是事故总量仍然比较大。2018年上半年,建筑业总体出事故总量持续保持在高位,上半年全国建筑业共发生生产安全事故1732起、死亡1752人,同比分别上升7.8%和1.4%,事故总量已连续9年排在工矿商贸事故第一位,事故起数和死亡人数自2016年起连续“双上升”。
二是较大及以上事故仍然较多。其中,较大事故发生32起、死亡113人,同比分别下降17.9%和26.1%,重大事故发生1起,同比持平。
三是建筑市场的监管不到位。法律法规制度建设相对比较多,执法监督检查相对比较少;企业资质和个人资格审批管理相对比较多,审批后的后续管理、企业和执业人员的动态管理相对比较少。
四是安全监管和防范手段相对落后。全国建筑施工企业信息化水平仍较低,信息化尚未深度融入安全生产的核心业务,对建筑施工安全生产的监管手段大都停留在“人力”监管阶段,利用信息化进行“智能化”监管的企业仍凤毛麟角。

需求分析

针对目前安全监管和防范手段相对落后,全国建筑施工企业信息化水平仍较低,信息化尚未深度融入安全生产核心业务的现状,利用信息化对建筑施工安全生产进行“智能化”监管,帮助监管单位、开发商业主,建筑企业获取工程现场人、机、料、法、环要素状态,促进工程实施安全、质量、成本、效率提升。

业务需求

通过工地管理可视化系统,进一步落实企业安全监管责任,提高企业对工程现场的远程管理水平,加快企业对工程现场安全隐患处理的速度。围绕安全监管制度为核心,以物联网技术为技术手段,将科技技术力量与安全监管制度紧密集合,成立综合性省-地市级应急管理机构,实现体制创新,能够统一处置生产安全领域的各类事件。
职能部门的业务需求:
1)  实现监管方式向以项目为中心转变;
2)  实现实名制考勤,保障农民工工资发放到位;
3)  充分整合企业的各个系统数据信息,在大平台统一呈现,实现系统提升,提高职能部门监管;
4)  gis数字地图实时显示在建工程方位、在建工程的详细信息;
5)  用于整合各类现场数据,上报到中心,对重要监测项目数据,进行实时的监控。
6)  实现数据归档,在日常的监督和管理过程中,计算机信息录入保存日志,归档存储。
施工单位业务需求:
1)  远程对分散的建筑工地进行统一管理,避免使用人力频繁的去现场监管、检查,减少工地人员管理成本,提高工作效率。
2)  通过视频监控系统及时了解工地现场施工实时情况,施工动态和进度,防范措施是否到位,特别是对于场面比较大的工地,对于重点项目企业领导也需要远程监管。
3)  出现异常状况和突发事件时,可以及时报警,提醒管理人员及时处理。
4)  对塔式起重机安全监管上存在技术不足,普遍存在的超载和违章作业等现象,企业对租赁的塔式起重机信息如塔式起重机使用年限、维修状况等了解缺乏;地面的风速与高处的差别很大,很难判断塔吊的合理使用时机。
5)  监管建筑工地现场的建筑材料和建筑设备的财产安全,避免物品的丢失或失窃给企业造成损失。
6)  将施工实况展现于客户面前,向客户展现工地的建设规划和进度,达到一个宣传效果,也使得销售计划能够合理制定。
7)  实现劳务实名制管理,同事对出入工地的人员进行统计和权限控制。
8)  防范外来人员的翻墙入侵、越界出逃,非法入侵危险区及仓库等场所,保证工地的财产和人身安全。
与此同时,企业对工地监管平台有着自己的顾虑和想法。
1)  安全生产监控设备资金投入,应不能给企业造成太大的负担;
2)  企业对监管有一定抵触心理;在能做好生产安全的同时,不想被职能部门、监理部门等约束。
3)  应考虑新系统与企业现有系统的融合问题,同时数据通过公网输出,要考虑信息安全问题。
4)  为此如何综合考虑职能部门、企业共同的需求,达到共赢的局面,一方面需要系统设计时充分考虑,另一方面需要职能部门进行引导、政策支持。
地产业务需求:
1)实时了解工程建设进度、修正进度偏差。
2)精细化管理作业人员出勤情况和工作状态。
3)工程装饰阶段室内装修进度和质量。

系统需求

1)   系统可用性,能通过监管平台实现工地集中化联网管理。
2)   系统开放性,可完成政府及企业其他系统的对接以实现数据同步。
3)   系统扩展性,能满足工地现场管理各项数据录入。
4)   系统性能满足大型企业、政府管理接入能力。
5)   规范制度流程,通过该系统能够实现工地现场的实时监控、数据回传、远程应急指挥等功能
6)   管理人员,通过在各企业主推实名制考勤机的考勤方式,对各建筑工地的人员状况进行管理。管理人员位置、文明施工等作业状态。
7)   管理物料,获取物料数据、保障物料安全。
8)   管理现场机械、车辆等,通过该系统实现对塔式起重机和等设备的状态监测和监督管理等功能。
9)   管理环境,通过环境量检测监督管理工地环境。

设计思路

对于工地综合安防管理系统的建设,绝不应该是对各个子系统进行简单堆砌,而是在满足各子系统功能的基础上,寻求内部各子系统之间、与外部其它智能化系统之间的完美结合。智慧工地业务系统,由传统安防系统扩展出智慧工地业务,来实现工地现场统一管理和控制,平台建设后实现一平台、一张图、一张网管理,同时考虑将视频、人员、机械、环境数字作为信息化基础数据,满足部分建设单位运营管理的业务需求,辅助业务流程优化。
业务功能思路:
ø  视频监控系统:工地网络环境复杂,应满足网络施工部署要求。工地管理工业化水平较低,分布地区分散,满足多方位的视频可视需求。充分利用设备智能分析、多视角、多维度特性。
ø  实名制考勤系统:满足工地实名报道、实名考勤需求。充分使用现场人员数据,发挥数据价值。
ø  人员安全管理系统:满足工地上迫切的人员安全帽佩戴、人员定位等作业不同职责人员考勤需求。
ø  起重机械监测系统:预防起重机械超载、碰撞事故,减低事故风险。
ø  环境监测系统:及时发现治理工程现场扬尘、噪声污染,得知现场天气环境信息,安排工地用工时间。
ø  车辆出入管理系统:获取渣土车、材料车等工程车进出场记录和图片状态,为车辆进出规范、材料运输等管理提供依据。
ø  平台数据
平台应用思路
ø  结合管理人员最熟悉的是工程平面图,一张图展示项目情况。
ø  设备、人员、告警等现场数据,为管理提供决策依据。
ø  流程完成闭环,如视频预警人员进入车行道,自动通知给管理员,管理员喊话现场,直到人员离开区域。
ø  不同人员不同的权限登录,数据呈现不同。
网络部署思路
ø  总部统一管理,工地端轻量化部署。
ø  分布式存储,减少项目部和总部带宽压力。
ø  工程内部无线化,外部公网化,减少维护成本增加网络稳定性。

总体架构

“智慧工地业务平台”是以现场实际施工及管理经验为依托,针对工地现场痛点,组织研发攻关出能够在工地落地实施的模块化、一体化综合管理平台。为建筑、地产、监管单位租赁企业、设备生产厂提供了完整的数据接入和管理服务。

图1. 系统总体架构
基于建筑、地产、监管单位组织结构,系统将构建覆盖省市-县区-分站-工程现场、总-二级-大区-工程现场四级管理的建筑工地管理系统。
按照权限设置,分级管理的原则,企业、工程项目部、监理部门、政府监管部门等共享资源,可以查看自己权限范围内的信息。
按照模块化设计思路,不同的单位按需选用不同业务模块,平台最轻量化实施。
 

系统拓扑

项目建设采用先进的物联网技术,主要由信息采集层、网络接入层、网络传输层、信息存储与处理层组成。如图2所示。将移动执法终端、施工升降机、塔式起重机作业产生的动态情况、工地周围的视频数据、实名制考勤信息及时上传给中心管理平台。平台融合多方数据,报警联动抓拍、视频、通知给负责人。各级管理部门可以及时准确了解工地现场的状况,将有效提高项目管理和现场管理的效率。

系统拓扑图

系统组成

系统功能模块包含视频监控、实名制考勤、人员安全管理、塔吊安全监控、环境监测、车辆管理等模块。系统组成分为三级架构,分别为以摄像头、传感器为主的前端感知层;以计算、传输、控制为主的中间层;和以平台软件,数据存储、计算分析为主的控制中心。

设计概述

智慧工地业务平台,采用地图沙盘式的管理工程项目。管理者需管理多个项目时,在gis地图上直观展现所有项目地理分布,总体项目数量、工人数量、设备数量。通过数据表,及时了解各个工程告警量排名、近期各类指标达标数据。进入单项目时通过现场平面图展示人员、设备在场位置,工程各区域人数统计、工种统计。
平台简化操作流程简单,总体数据和数据明细一键切换。
劳务考勤实时数据结合出入口视频,全屏化投屏独立展示,更直观了解人员在场状况。
现场部署轻量化。工地配备一台工地管理端接入公共网络,就能实现人员报道录入、现场监控管理、人员考勤数据实时上传。

系统功能

系统业务分为中心管理、视频联网、人员考勤/安全管理、环境管理、起重机械管理、车辆出入管理。
每个业务对应一个或者多个硬件系统。中心管理为监控中心。视频联网包含视频联网监控、分布式存储、视频告警联动。人员管理分为实名制考勤子系统和人员安全子系统(安全帽)。起重机械管理分为塔吊安全监控子系统和升降机管理子系统。还有车辆出入口管理和环境管理是环境监测子系统。

总部数据看板


总部数据看板
1)  展示总项目(工地)数量,工人数量,物资设备数目;
2)  展示工地环境状况(正常与超标比率),近30天达标率排名,pm2.5/pm10排名;
3)  展示总项目(工地)安全帽报警事件总数,近30天事件处理率,告警事件数排名,告警事件处理率排名,安全帽佩戴率排名
4)  地图展示所有工地分布情况(正常工地和超标工地状况),鼠标点击地图上具体工地跳转进入工地看板

项目部数据看板


项目部数据看板
1)  支持工地基础信息展示、各班组到岗人数统计展示、30天出勤人数变化统计。
2)  支持环境量数据展示,近30天环境检测状况和近24小时环境变化趋势数据展示
3)  支持安全帽告警事件数展示,以及安全帽状态数据展示、物资管控数据展示
4)  支持工地视频画面和安全帽地图展示,地图上区域信息展示,地图上危险和普通区域状态展示、地图中展示异常事件安全帽定位、地图上按工种类型展示安全帽佩戴人员的分布情况。
5)  工程项目信息、人员统计、物资管控、告警事件、安全帽数据、环境监测等title可跳转至相应平台模块查看具体详情。

视频联网子系统

工地现场施工安全监督子系统是工企业对项目工地现场施工安全管理和质量管理的物联网项目工地监管系统;系统主要围绕工地施工安全质量的管理,通过关联工地可视化系统,结合施工企业工地现场安全隐患排查处理方法。抓拍视频违章信息,通过系统下发整改命令给施工工地,施工现场及时进行整改并反馈给监督人员,从而实现监督的闭环管理,也为政府和施工企业对工地安全质量监控管理处置提供科学管理工具。
1)   立体防控
ø  主场景支持ar设备的预览和切换(ar球机,ar鹰眼)。
ø  在主场景的预览画面中,支持添加,修改,删除,显示,隐藏ar标签和区域。
ø  支持ar球机的主场景云台操作,ar鹰眼的子窗口云台操作。
ø  已经添加的标签和区域,点击可以查看标签信息,包括监控点的视频预览,标签保存的信息。
ø  支持通道的报警提示,主场景的在收到报警后动态提示。
 

立体防控在城市应用效果图
2)   预览和回放
ø  支持点击组织树上任意监控点预览
ø  支持不同画面的显示方式:1、4、6、9、15、16、24、25画面等方式;还可以支持3、4、6、7、8、9、10、12、13、14、15、17、25画面多种规格画面的组合显示方式;用户可以选择中屏显示和全屏显示两种显示方式
ø  支持选择不同的存储方式查看回复,支持点击时间轴播放从该时间点开始的录像
ø  回放仅支持单个监控点回放
ø  支持选择不同的存储方式查看录像,支持点击时间轴播放录像
ø  支持预览和回放的切换
ø  支持预览和回放时的抓图、音量控制、画面录像和云台控制操作

实名制考勤子系统

施工现场工人的实名制管理一直是施工企业的诉求。劳务实名制管理有其优点:根据劳务实名信息制度可以让施工企业随时理解项目用工的总体用工数;根据实名考勤打卡制度可以让施工企业随时了解每日用工数;根据实名产品制度,可以让施工企业随时了解工程单元是属哪家劳务班组所做;结合实名考勤制度和实名产品制度,监督农民工工资发放到位,杜绝劳务队伍拖欠农民工工资的现象。实名制考勤实到实签,使总包对劳务分包人数、情况明细、人员对号、调配有序,从而实现劳务精细化管理。


劳务考勤数据看板
实名制考勤看板,考勤实时数据和出入口视频,通过监视器24小时实时直观了解人员出入状态。包括实时考勤统计、考勤结果统计、人员出勤统计、工地出勤状况模块。考勤刷卡实时显示。同时还包括工地视频的预览,单位出勤人数实时统计,考勤在场人数趋势图的统计。
考勤结果统计模块,平台每天凌晨会定时统计前一天的考勤刷卡记录,根据考勤结果,得到前一天的考勤结果,保存到考勤结果表中,考勤结果统计可以根据时间段,工种,组织单位,工人姓名进行查询,同时还支持导出到excel功能。
人员出勤统计模块,平台按照工人维度,统计每个工人的出勤天数,出勤时长。人员出勤统计可以根据时间段,工种,组织单位,工人姓名进行查询,同时还支持导出到excel功能。

安全生产

安全生产分为安全帽管理、佩戴情况统计、安全帽事件统计和危险源越界统计四个部分。
安全帽管理包括安全帽管理和参数调试。安全帽管理是针对工地上的安全帽,可以对安全帽进行添加、删除、查询、修改和导入。安全帽管理展示的安全帽查询结果有:安全帽序列号、安全帽mac、关联人员、佩戴状态、是否启用、剩余电量。安全帽管理还可以对安全帽设备进行命令下发,单个或批量下发重启命令、时间参数配置命令。安全帽管理还可以调整高度精度。
戴帽情况统计是统计每个组织单位下的戴帽率(戴帽状态的数量/在场的人数)数据,统计维度为小时,可选择组织单位、日期和小时区间进行数据统计并可以对统计出来的数据进行图片导出。


人员在场地图分布和统计数据
异常事件统计对安全帽发生的异常事件进行统计可以给出每个时间节点每种事件发生的数量,统计维度为日、周、月、年,可选择组织单位、日期和小时区间进行数据统计并可以对统计出来的数据进行图片导出。可以切换到表格模式进行数据统计并可以导出表格文档。
危险源越界统计对安全帽发生的越界告警进行统计可以出每个时间节点每种事件发生的数量,统计维度为日、周、月、年,可选择组织单位、日期和小时区间进行数据统计并可以对统计出来的数据进行图片导出。可以切换到表格模式进行数据统计并可以导出表格文档。

环境量检测子系统

环境监测子系统,是一个实现对工地的环境进行集中监控。平台提供了组织机构管理、服务器管理、设备管理(环境监测系统)、环境量配置、环境数据监测、数据记录查询等功能,实现了通过环境监测设备对温度、湿度、噪音、粉尘、气象的监测、收集和报警联动等功能。
环境监测数据包括实时数据、小时数据、日数据三大模块。实现环境监测数据实时显示,支持表格和图片的切换模式。
小时数据模块,平台会统计设备pm2.5和pm10的小时平均数据,保存到小时表中。小时数据可以根据时间段,按年月日进行查询,同时还支持导出到excel功能,支持表格和图片的切换模式。
日数据模块,平台会在每天凌晨定时统计前一日设备pm2.5和pm10的平均值,计算噪音累计超标时长和最大累计超标时长,保存到日数据表中。日数据可以根据时间段,按年和按月查询,同时还支持导出到excel功能,支持表格和图片的切换模式

车辆出入管理子系统

利用视频监控技术,在各建筑工地出入口装备图像抓拍识别设备管理车辆进出并记录合法车辆进出记录明细和图片,记录渣土车出场覆盖记录,记录材料车辆进出装载情况,预防黑车出入导致的车辆事故。
同时支持将出入信息推送至地磅等三方系统。

塔吊安全监控子系统

塔吊对安全性能要求非常高,属于高危作业,在建筑施工中由塔机引起的安全事故屡见不鲜,事故发生率很高。如何安全、高效地使用塔吊,是行业内亟待解决的问题之一。塔吊运行的安全监控,无论是单塔吊的运行,还是大型工地多数量的塔吊群同步干涉作业,在施工中均需要注意防碰撞预警,这对于安全生产有着极其重要的意义。
据统计,出现塔吊安全事故的原因主要有以下三种:一、设计方面的原因;二、制造方面的原因;三、使用方面的原因。而最主要的原因是使用方面的原因,包括:①违章操作或误操作(其中拆装过程中居多);②安全保护装置没有或失效;③管理不当、维修保养不到位;④外部环境因素,比如台风、地震等。
主要功能:
ø  实时监测数据显示;
ø  运行状态检测预警报警;
ø  检测数据超载自动限位;
ø  智能防碰撞功能;
依据国家标准gb/t 5031-2008,本模块具有实时监测载重、小车幅度、起吊高度、回转角度、作业高度风速等参数,以及实时信息显示、超限报警、超载控制、数据远程存储、区域防碰撞和gprs远程监控功能。实时数据可以在手机端和电脑端查看。